环氧环己烷二酯二醇改性WPET的制备及其膜性能研究

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水溶性聚酯(WPET)具有环保、低毒、性能优良等特点,广泛应用于涂料、粘合剂、油墨等领域。但其分子链中含有较多亲水基团,存在涂膜耐水、耐溶剂性差的问题,为了拓展WPET的应用领域,国内外众多学者做出了大量研究,但大都以单一的引入环己基或者环氧环己烷基共聚醚来对聚酯进行改性,以同时含有环己基和脂肪族链段的改性剂来对聚酯进行改性却鲜有报道。本文首先利用环氧环己烷和脂肪族二酸制备出了同时含有环己基和脂肪族链段的二酯二醇,利用红外、核磁、质谱对其结构进行了佐证;其次,探讨了WPET的最佳制备条件,在此基础上利用二酯二醇对WPET进行改性,讨论了不同改性剂含量对WPET的影响;最后,将改性WPET制备成涂膜,讨论了固化剂最佳用量及不同改性剂在不同含量下对聚酯膜的影响。采用红外、质谱和核磁分别对丁二酸环氧环己烷二酯二醇(SCHD)、戊二酸环氧环己烷二酯二醇(GCHD)和己二酸环氧环己烷二酯二醇(ACHD)的结构进行了表征,结果表明,三种产物的结构均与预期相符。由对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸-5-磺酸钠(SIPA)、间苯二甲酸(IPA)和乙二醇(EG)制备了WPET,得出SIPA最佳用量为15%、最佳酯化和聚合时间分别为5h、1.5h;对于SCHD改性WPET(SDWPET),酸值为7-16mg KOH·g-1,羟值为80-120mg KOH·g-1,随着SCHD含量的增加,SDWPET特性黏度整体降低;对于GCHD改性WPET(GDWPET),酸值为4-12mg KOH·g-1,羟值为90-127mg KOH·g-1,随着GCHD含量的增加,GDWPET特性黏度整体变化不规律;对于ACHD改性WPET(ADWPET),酸值为9-14mg KOH·g-1,羟值为85-110mg KOH·g-1,随着ACHD含量的增加,ADWPET特性黏度有所降低。随着三种改性剂的加入,聚酯结晶性均逐渐降低,并呈现出颜色逐渐加深、水溶性先增强后减弱、水溶液透明性先变好后变差的规律。在WPET水溶液中加入固化剂固化成膜,测得固化剂最佳用量为5%,制备出的改性WPET膜外观平整光滑、厚度≤45μm、光泽度在100Gu左右。结果表明,对于SDWPET膜,当SCHD含量为2%-4%时,涂膜耐水性和耐化学性最佳,当SCHD含量为8%时,涂膜附着力最佳,为1级,当SCHD含量为4%时,涂膜铅笔硬度最佳,为2H;对于GDWPET膜,当GCHD含量为4%时,涂膜耐水、耐化学性及铅笔硬度最佳,当GCHD含量为2%时,涂膜附着力最佳,为1级;对于ADWPET膜,随着ACHD含量的增加,涂膜耐水、耐化学性和铅笔硬度逐渐增强,当ACHD含量为6%时,涂膜附着力最佳,为1级,当ACHD含量≥6%时,涂膜铅笔硬度最佳,为H。三种改性剂对聚酯膜的耐冲击性和耐碱性无影响。
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